L’épigénétique s’intéresse aux changements dans l’activité des gènes, résultant des effets de l’infinité de signaux que les cellules reçoivent en permanence de leur environnement. Ces changements d’activité n’impliquent pas de modification de séquences de l’ADN, et, contrairement aux mutations, les modifications épigénétiques peuvent être réversibles lorsque les signaux qui les ont induites disparaissent.

Les profils épigénétiques sont malléables et peuvent se remodeler assez vite en fonction du changement d’environnement.

Il semblerait qu’il ne faille pas écarter l’idée que les variations épigénétiques puissent être fortement contrôlées par l’activité des gènes.

L’ensemble de ces modifications ne changeant pas les séquences de l’ADN constitue l’épigénome.

Ces modifications sont qualifiées de marques épigénétiques. Elles sont portées par des molécules (enzymes propres à l’ADN ; protéines structurant l’ADN, comme les histones), ou des groupements méthyle (CH₃) se fixant sur les bases nucléotidiques de certains gènes.

Chez les organismes pluricellulaires, la différenciation cellulaire et la formation de tissus et d’organes différents sont, en partie, le résultat d’actions épigénétiques, depuis la formation du zygote et de l’embryon. Ce phénomène participe aussi à la dédifférenciation d’une cellule qui peut survenir à la suite d’un changement brutal de l’environnement d’une cellule.

L’environnement des gènes est constitué par :

• le milieu intracellulaire : en premier lieu, tout l’ADN environnant et les protéines du noyau, tout le contenu cytoplasmique, le milieu intracellulaire étant lui-même sous l’effet des échanges avec le milieu extracellulaire ;
• les autres cellules (organisées en tissus et organes) dans le cas des organismes pluricellulaires.

Pour les organismes complexes, de nombreux signaux parviennent aux gènes, en particulier à partir :

• de la nutrition ;
• des stress de toute nature : par exemple, les stress thermiques et salins chez les végétaux, et les stress psychologiques, chez l’être humain ;
• de l’activité de l’individu chez les animaux ;
• des polluants de l’environnement.

Globalement, les relations des gènes avec l’environnement font appel à la notion d’exposome.

Sur cette question de la transmission à la descendance, les chercheurs sont très prudents dans leurs conclusions, même si des résultats sont là pour l’attester. Plusieurs résultats montrent que de telles modifications se transmettent sur quelques générations. Toutefois, on ne sait pas comment.

Cette question est difficile pour les experts du domaine et sujette à certains conflits entre théoriciens Darwinistes et Lamarckistes, Lamarck n’ayant pas bonne réputation chez les scientifiques ! Pourtant, avec les découvertes récentes, il est clair que l’environnement peut jouer un rôle moteur dans la genèse d’une variation héritable, au travers des épimutations.

Jusqu’à présent, les études sur les cancers ont été focalisées sur les mutations. Aujourd’hui, l’attention se porte aussi sur les changements dans la lecture de l’ADN et dans l’expression des gènes, mais les approches thérapeutiques avec des molécules qui touchent les mécanismes épigénétiques ne sont pas très avancées. 

Le terme d’épigenèse fut créé par Aristote (vers 350 av. J. C.). Dans Historia animalium et De generatione animalium, Aristote s’oppose à la théorie de la préformation. En effet, en observant le développement de l’embryon de poulet, il constate que les formes ne préexistaient pas dans le germe et qu’un embryon se forme en devenant de plus en plus complexe. Au 17^e siècle, le mot épigenèse fut ensuite utilisé par le médecin anglais William Harvey avec le même sens.

Le mot épigénétique fut créé en 1942 par Conrad Hal Waddington, généticien et embryologiste britannique. La méthylation de l’ADN (voir la sous-rubrique ci-dessus « Épigénome ») fut étudiée dans les années 1970, avec l’idée qu’elle pourrait jouer un rôle dans le changement de l’expression génique et son maintien au cours de divisions cellulaires, sans impliquer un changement au niveau des séquences ADN.